物理毕业论文

完全失重状态实验观察

摘要：完全失重是当今科学研究的一个尖端问题，也是中学物理的重要组成部分。因此，让学生认识并了解完全失重是中学物理教学的 一个重要部分，但其是一个抽象的概念，理解起来并不容易，本文通过列举具体的实验模拟完全失重状态，帮助学生理解完全失重。

关键词：完全失重 模拟 实验

Abstract: The complete weight loss is a cutting-edge issues of today's research is an important part of secondary school physics. So let the students know and understand the full weight loss is a secondary school physics teaching, but is an abstract concept, not easy to understand, the paper cited specific experimental simulation of complete weightlessness, to help students understand the full weight loss.

Key words: complete weightlessness simulation

随着社会的进步，科学研究也在不断进步。自从人类开始研究太空以来，人们便认识到太空与地球的环境有着天壤之别，认识到进入太空的物体可能会处于完全失重状态，完全失重就逐步进入了我们的生活。直到载人航天取得成功以来，太空旅行也不再是梦想。从此，完全失重更加受到人们的关注。

1 完全失重的概念

失重现象是指当物体存在向下的加速度时，物体对支持物体的压力或悬挂物的拉力小于物体自身的重力的现象。在失重现象中，当物体向下的加速度等于当地的重力加速度时，物体对支持物体的压力或悬挂物的拉力刚好等于零的状态，称物体处于完全失重状态。即完全失重是指物体的视重为零。也就是说在物体自由活动时，如果你去称它的重量的话是零。

2 完全失重实验观察

为了更好的了解完全失重，我设计了三个实验来模拟完全失重，帮助学生理解。

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2.1实验一

2.1.1实验装置

将电池、开关、滑动变阻器，螺线管按右图所示连接，并将螺线管固定在支架上，再将支架放在

台秤的托盘上，把铁块M放在螺线

管的正下方。

2.1.2实验方法

闭合开关s调节滑动变阻器，使铁块M刚好能吸附在螺线管上，记录台秤视数。断开开关s，此时螺线管失去吸附力，铁块M就自由下落。在M下落的瞬间，注意台秤视数的变化并记录其视数。再称出铁块M的重量。

2.1.3实验分析

通过计算可知铁块M在下落过程中，台秤的视数减小且减小量刚好等于铁块M的重量，也就是说此时称出的M的重量是零，即此时铁块M处于完全失重状态。所以物体在做自由落体运动时，物体处于完全失重状态。

2.2实验二

2.2.1实验装置

选取一个易拉罐，在罐靠近底部的一侧钻一小孔。

2.2.2实验方法

将易拉罐装满水，直立在空中。可以观察到水会从小孔射出。再将易拉罐竖直做自由下落，在下落过程中，水将不再射出。

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2.2.3实验分析

当罐装满水时水由于重力的作用对罐壁产生压力，使水从小孔射出。当易拉罐做自由下落时，处于完全失重状态，此时水对罐壁失去压力，所以，水将不会射出。

2.3实验三

支架

小铁块 导电纸 弹簧片 接线柱

（a） (b)

2.3.1 实验装置

装置如上图，分别按上图所示连接好装置。注意（b）图中材

料的选取和安装：小铁块要尽可能的轻，弹簧片要尽可能的薄和软，接线柱的柱头刚好接触到导电纸。安装好后闭合(b)中的开关，检查装置，使小灯泡能够亮。再将(b)图的左上部分放入到(a)图的螺线管中。

2.3.2实验方法

先闭合(b)图的开关，观察到小灯泡会变亮；再闭合(a)图中的

开关，调节滑动变阻器变小，以增大电路中的电流，直到小灯泡熄灭。

2.3.3 实验分析

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当闭合(b)图中的开关时，小铁块由于重力的作用压迫弹簧片

向下垂，使得两接线柱之间通过导电纸连通，(b)图电路形成通路，小灯泡发光。当闭合(a)图中的开关后，螺线管中有电流流过，在螺线管内部就形成匀强磁场，且内部磁场方向由下向上，所以对小铁块产生向上的磁场力，且随电流的增大而增大。当磁场力等于小磁铁的重力时，就失去对弹簧片的压迫，弹簧片恢复原状，两接线柱之间形成断路，造成(b)图中无电流，所以小灯泡熄灭。所以，当磁场力与重力的大小相等，即小灯泡熄灭，小磁铁处于完全失重状态。

3研究完全失重的意义

随着研究的深入，人们逐渐认识到在完全失重的条件下，会生产出地面上难以生存出的一系列产品，例如：在电子工业、化学工业、核工业等部门，对高纯度的材料的需求不断增加，其纯度要求几乎接近百分百。在地面上，冶炼金属需在容器内进行，总会有一些容器的微量元素掺如到被冶炼的金属内，使得金属的纯度下降。但在完全失重的条件下，可把金属悬浮冶炼，不需要容器，消除了容器对被冶炼物的影响，从而得到纯度更高的产品。

建立空间工厂，已经不再是梦想。

参考文献

1 人民教育出版社物理室编著，全日制普通高级中学教科书《物理》第一册，北京人民教育出版社，2003。

2安中，刘炳升，《中学物理实验教学研究》，高等教育出版社，1986。